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關于變壓器電源污染的分析和解決方案

發表時間:2015-10-23 14:15:55  瀏覽次數:2514


簡介: 本文以一個工作中的例子,分析了在供電系統中存在的電源污染問題,諧波的存在及危害,講述了解決的過程。歡迎有興趣的同行共同探討。

?????? 進入21世紀以來,我國各方面的發展步伐加快,尤其是工業技術的不斷提升,與發達國家技術的合作以及自主開發研究有了長足的進步。國內一些科技含量較高的企業、外商獨資企業紛紛采用新的電器控制方式,使得我國從上世紀五、六十年代開始逐漸擴大的供電系統,逐步露出了不足之處。

???????縱觀我國的供電方式,雖然隨著技術的發展,有了一些進步,但是忽略了電源污染問題。在比較發達的工業國家,如日本、美國,他們大量采用新的技術,較早地重視了這個問題,一些企業也看中了潛在的商機,紛紛到我國設立辦事機構。如著名的美國英福特公司,在我國的絕大多數省建立了網點,業績得到了發展。

?????? 目前,我國除了自己開發和仿造的新設備外,還大量引進了發達國家的新設備,像德國的西門子公司、日本的歐姆龍公司等。這些設備的共同特點是講究節約能源,提高效率。所以普遍采用高周波的變頻技術、采用PID觸發的線性負載驅動,這些設備的運用,嚴重地干擾電網,給變電設備造成了嚴重的威脅。

?????? 針對以上存在的問題,結合我公司的具體情況,本文試圖從一個側面論述我公司從發生、發現、直至解決的過程,希望給有關單位提供一些借鑒并作為參考。

?????? 我公司從上世紀九十年代以中日合資的方式建立。所用的生產設備主要從日本進口,其中有用歐姆龍公司電器的熱處理線,有京東高周波制作會所的感應爐,還有大量的變頻設備以驅動和調節各類負載。所有這些都在工作中產生大量的諧波,其中感應爐的工作頻率達到500KHZ。經過八年的發展,我公司的設備不斷增加,生產能力及總產值逐年提升。搬入科技園區以前,公司用315KVA的變壓器,能基本應付生產。

?????? 但場地和能源已不能適應生產發展的需要,于2002年搬到科技園區。開始運作的時候發現新安裝的800KVA變壓器存在著噪聲大和發熱嚴重的狀況。當時我們請了變壓器生產廠的工程技術人員來察看,研究解決的辦法。在公司領導的支持下,應用戶的要求,生產廠同意換一臺變壓器,以排除變壓器的質量問題。由于沒有從根本上找出存在的結癥,換了變壓器以后還是存在同樣的問題。本人經過細致的研究和分析,認為是我公司特定的負載有存在反饋和干擾的可能,公司的汪總經理十分支持,同意請市電業局的有關職能部門來測試。經過二個單位的測試,證明我公司的電源確實存在著嚴重的污染。國家標準的諧波含量應該在1-5%之間,而我們實測是最大值20%(現有二份檢測報告)。

????? 由于當時正值夏季高溫,我公司又即將增加新的一套大功率的加熱爐。為應付生產,我們用一臺大功率的風機吹著散熱,工作容量不到變壓器的二分之一,變壓器的油溫已達到83℃。為了從根本上解決諧波問題,本人查閱了大量資料,結合自己幾十年來的工作經驗。從各方面了解有關情況:從變壓器廠家了解到,目前新增的外商企業,他們對變壓器有特殊的要求;我公司的包頭強磁公司,曾經因為電源的污染問題,將配電房的補償電容炸壞,險些造成人身事故;國外有專門治理電源污染的機構。

????? 針對已經查出來的問題,我們邀請有關單位給予整治。各方提出的方案較多,有建議增大油箱容積的;有采用增加電抗器、電容器以抵消諧波的;有在每個負載上安裝濾波器的??偟膬r格需十幾萬元(我們包頭公司的一套設備請北京的一家科研機構安裝,費用要十二萬,而且還是手動切換的),總部的有關部門認為,只要能夠解決問題,化一些錢是可以的。但是,寧波的這幾家單位也沒有百分之百的把握。我們當時的要求是,在額定負載下,油箱的溫度不要太高,保證變壓器的工作安全。從現實看來,要解決以上問題的前提是消除負載中的諧波含量。

????? 本人分析認為,公司設備的諧波是客觀存在的。采用堵的方法達不到目的,還是采用疏的辦法。分析目前使用的變壓器內部結構,三相的接法呈封閉型,負載的諧波(特別是偶次波)始終在內部循環,放射的電磁波碰到變壓器的外部屏蔽層又反射過來,由此引起噪聲,引起發熱。找到了原因以后,本人親自走訪了天元變壓器廠,與王總工程師進行技術交流(王總是中國電機工程學會、中國電工學會高級會員,《變壓器》雜志名譽編委)。我們達成了一致的看法,接受了我的建議,換一臺另外結構的變壓器。新的變壓器內部結構采用封閉和開環相結合的繞制方法。從理論上分析,可以相互抵消大部分奇次諧波。該變壓器自八月二十五日投入運行以來,負荷也達到90%以上,一直工作正常,整體只有輕微的溫度(〈50℃〉。

????? 這次電源領域的難題的解決,始終得到了我公司總經理的大力支持,得到了總部有關部門的支持。它的重要意義在于少化錢,甚至不化錢辦成了大事(那臺換下來的變壓器還可以用)。不但為公司節約了一大筆資金;而且通過實踐,掌握了客觀事物的本質,為我市、乃至我國新的科技領域出現的問題提出了一個新的解決方案。
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